Cercetători ai Academiei Chineze de Științe au creat un model in vitro de „biopacemaker” uman - platformă pentru studierea aritmiilor și testarea de medicamente prin control nervos al ritmului

Cercetători din China au recreat în laborator un „biopacemaker” cardiac uman controlat de nervi , un model in vitro care reproduce atât generarea impulsului electric în nodul sinoatrial, cât și transmiterea lui către țesutul atrial, cu potențial de utilizare în studiul aritmiilor și în testarea de medicamente, potrivit IT之家 . Miza este una operațională pentru cercetarea cardiovasculară: nodul sinoatrial (structura care inițiază fiecare bătaie a inimii) este foarte mic și greu de obținut ca probă umană, iar modelele animale, precum șoarecii, nu reproduc fidel ritmul cardiac uman și modul în care sistemul nervos reglează ritmul. În acest context, echipa de la Centrul de Excelență pentru Inovație în Științe Moleculare și Celulare din cadrul Academiei Chineze de Științe a construit, din celule stem pluripotente umane, un organoid de tip nod sinoatrial și l-a conectat cu un organoid al plexului nervos cardiac, obținând control nervos asupra frecvenței bătăilor. Ce au reușit să reproducă: de la „pornirea” bătăii la controlul nervos Prin ghidarea diferențierii celulelor stem pe baza unor căi de semnalizare implicate în dezvoltarea embrionară, cercetătorii au obținut un organoid tridimensional care nu este doar un agregat celular, ci include trei subtipuri celulare corespunzătoare celulelor „pacemaker” din nodul sinoatrial. Modelul poate genera spontan bătăi stabile și ritmice. Conectarea organoidului de nod sinoatrial cu un organoid „asemănător atriului” a permis, conform descrierii, propagarea semnalului electric dinspre „pacemaker” către țesutul atrial, simulând pentru prima dată in vitro întregul lanț „inițiere–conducere” al ritmului cardiac. Analizele de tip transcriptomic (profilarea expresiei genelor) au indicat o apropiere de caracteristicile celulelor umane embrionare ale nodului sinoatrial, iar organoizii au răspuns și la mai multe medicamente care reglează frecvența cardiacă. Utilitate pentru boli și testarea de medicamente: un exemplu genetic Pentru a testa relevanța în boală, echipa a introdus prin editare genetică o mutație asociată cu bradicardie familială (KCNJ3 c.247A>C). Organismul in vitro a prezentat o scădere semnificativă a frecvenței bătăilor, reproducând un fenotip-cheie al disfuncției nodului sinoatrial. În experimentele ulterioare, un blocant selectiv al canalelor de potasiu, Tertiapin-Q, a îmbunătățit ritmul anormal, ceea ce susține ideea că platforma ar putea fi folosită atât pentru înțelegerea mecanismelor aritmiilor genetice, cât și pentru evaluarea și selecția unor potențiale tratamente. Noutatea majoră: „nerv — nod sinoatrial — atriu” într-un singur ansamblu În organism, nodul sinoatrial este reglat permanent de sistemul nervos autonom (inclusiv prin componenta parasimpatică, care reduce frecvența cardiacă). Pentru a reproduce acest lucru, cercetătorii au creat un organoid de plex nervos cardiac bogat în neuroni parasimpatici și l-au conectat la organoidul de nod sinoatrial. Fibrele nervoase au crescut către organoidul „pacemaker”, au format conexiuni funcționale și au redus frecvența bătăilor. Ulterior, integrarea și a organoidului „asemănător atriului” a dus la un model în trei componente, în care semnalul de reglare nervoasă nu a acționat doar asupra „pacemaker”-ului, ci s-a transmis și către țesutul atrial, încetinind coordonat ritmul. Un mecanism molecular propus pentru maturizarea „pacemaker”-ului Pe baza unei analize spațiale a transcriptomului în zona nodului sinoatrial din inimi umane embrionare, echipa a cartografiat micro-mediul molecular local și a identificat o axă de semnalizare: receptorul GPR37, exprimat specific în celulele „pacemaker”, și ligandul PSAP, provenit în principal din neuroni. Experimentele pe organoizi au susținut că PSAP secretat de neuroni acționează asupra GPR37 și favorizează maturizarea celulelor „pacemaker” către un stadiu complet funcțional. Rezultatele au fost publicate pe 15 mai în revista „ Cell Stem Cell ”, iar IT之家 indică și pagina lucrării de pe site-ul editurii. [...]